本申请公开一种电容传感装置、一种寄生电容补偿方法和一种电子设备、一种芯片，电容传感装置包括：传感电容，所述传感电容的传感电极可通断的连接至第一固定电位端；电容检测模块，通过一导电通路与所述传感电容的传感电极连接，所述电容检测模块用于检测所述传感电容，并输出与所述传感电容的容值变化量对应的检测信号；补偿模块，用于提供寄生补偿电容，所述补偿模块包括电流补偿单元，所述电流补偿单元包括连接至所述导电通路的电流源，所述电流补偿单元用于控制电流源对所述导电通路的充放电过程，以提供等效的寄生补偿电容。上述电容传感装置具有较高的寄生电容补偿能力。容传感装置具有较高的寄生电容补偿能力。容传感装置具有较高的寄生电容补偿能力。
【技术实现步骤摘要】
电容传感装置、寄生电容补偿方法、电子设备和芯片
[0001]本申请涉及集成电路
，具体涉及一种电容传感装置、寄生电容补偿方法、电子设备和芯片。
技术介绍
[0002]电容传感器是将被测物理量或机械量转换成为电容变化量的一种转换装置，通过电容传感器，可把传感电容的变化量转换为电信号输出，测知电信号的大小，可判断被测量的变化大小。
[0003]电容传感器的传感电容Cx包括两个部分，寄生电容Cp和可变电容ΔC，Cx＝Cp+ΔC。请参考图1，为一种自电容结构的电容传感器的示意图。所述电容传感器包括一个极板11，极板11与地10之间形成固有的寄生电容Cp，当手指接近传感器时，手指与极板11之间形成一个可变电容ΔC，由于人体电容相对较大，其电位相当于地，因此可变电容ΔC与手指和极板11之间的距离相关。通过检测可变电容ΔC的大小，就可以判断手指是否接近或者计算手指和极板11之间的距离。
[0004]在实际应用中，如果寄生电容Cp过大，容易导致电容检测过程电路中的信号饱和，而无法检测出可变电容ΔC的变化。现有技术的电容传感器中，通常在电容传感器的芯片内部设置包括电容阵列的电容补偿模块，实现对传感器固有的寄生电容的补偿。通过选择尽可能接近寄生电容Cp的大小的补偿电容Cb1，使得在可变电容ΔC＝0时，电容传感器输出信号变化量在零附近，使得可变电容ΔC发生的变化能够有效反映在输出信号的变化上。然而由于电容面积较大，受到芯片尺寸及芯片成本限制，在芯片内部能够实现的补偿电容的大小有限，通常在200pF以内。当外部寄生电容超过芯片内部的电容补偿模块的补偿范围时，电容传感器将无法正常的工作。
[0005]如何提高电容传感装置的寄生电容补偿能力，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
[0006]鉴于此，本申请提供一种电容传感装置、寄生电容补偿方法和电子设备、芯片，以解决现有的寄生电容补偿能力不足的问题。
[0007]本申请提供的一种电容传感装置，包括：传感电容，所述传感电容的传感电极可通断的连接至第一固定电位端；电容检测模块，通过一导电通路与所述传感电容的传感电极连接，所述电容检测模块用于检测所述传感电容，并输出与所述传感电容的容值变化量对应的检测信号；补偿模块，用于提供寄生补偿电容，所述补偿模块包括电流补偿单元，所述电流补偿单元包括连接至所述导电通路的电流源，所述电流补偿单元用于控制所述电流源对所述导电通路的充放电过程，以提供等效的寄生补偿电容。
[0008]可选的，所述电容检测模块还用于接收基准电压，所述容值变化量对应于所述检测信号与所述基准电压的偏移量。
[0009]可选的，所述电流补偿单元还包括第三开关，所述第三开关与所述电流源串联，所
述第三开关和所述电流源的串联通路一端连接至所述导电通路的第一节点，另一端连接至第二固定电位端，所述第一节点与所述传感电极之间连接有第二开关；所述传感电极与所述第一固定电位端之间连接有第一开关。
[0010]可选的，所述电容检测模块包括：放大器、反馈电容和第四开关，所述放大器的负输入端连接至所述传感电极，正输入端用于输入基准电压，所述反馈电容的两端分别连接至所述放大器的输出端和负输入端，所述第四开关并联连接于所述反馈电容的两端。
[0011]可选的，还包括：控制模块，所述控制模块连接至所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关，用于控制各个开关的通断状态。
[0012]可选的，所述控制模块用于向所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关输出控制信号，以使得所述检测模块按照检测周期对所述传感电容进行检测；所述检测周期包括第一阶段和第二阶段，所述控制模块用于在所述第一阶段，控制所述第一开关和所述第四开关导通，并控制所述第二开关和所述第三开关均断开；在所述第二阶段内，控制所述第一开关和所述第四开关断开，控制所述第二开关导通和所述第三开关导通，并在所述第三开关导通一预设时间后断开。
[0013]可选的，在可配置范围内，所述电流源的电流大小被配置为预设补偿电流，使得在所述传感电容的电容值未发生变化时，所述电容检测模块输出的检测信号与所述基准电压的偏移量小于第一阈值。
[0014]可选的，所述补偿模块还包括：电容补偿单元，所述电容补偿单元连接至所述导电通路的第二节点，所述第二节点位于第二开关与所述第一节点之间。
[0015]可选的，所述电容补偿单元包括由若干电容并联构成的电容阵列，所述电容的一端均连接至所述第二节点，另一端连接至一驱动端，且每个电容的任一端均通过对应的控制开关接入电路中。
[0016]可选的，所述驱动端用于施加周期性的驱动电压，所述驱动电压的高电平时刻对应于所述第二开关的导通时刻。
[0017]可选的，所述电容补偿单元的有效电容值被配置为预设电容值，使得在所述传感电容的电容值未发生变化时，所述电容检测模块输出的检测信号与所述基准电压的偏移量小于第二阈值，所述第二阈值小于所述第一阈值。
[0018]可选的，还包括：信号处理模块，连接至所述电容检测模块的输出端，用于对所述检测信号进行处理后输出数字信号。
[0019]本申请还提供一种电子设备，其特征在于，包括如上述任一项所述的电容传感装置。
[0020]本申请还提供一种如上述任一项所述的电容传感装置的寄生电容补偿方法，包括：在所述传感电容的容值未发生变化时，获取所述电容检测模块输出的检测信号；根据所述检测信号，调整所述电流源，使得所述电容检测模块输出的检测信号与基准电压之间的偏移量小于第一阈值。
[0021]可选的，在所述电容传感装置的补偿模块包括电容补偿单元时，还包括：在对所述电流源调整完成后，进一步配置所述电容补偿单元的有效容值，使得所述电容检测模块输出的检测信号与基准电压之间的偏移量小于第二阈值，所述第二阈值小于第一阈值。
[0022]本申请还提供一种芯片，包括如上述任一项所述的电容传感装置。
[0023]本申请上述电容传感装置的补偿模块包括电流补偿单元，所述电流补偿单元包括连接至传感电容与电容检测模块的导电通路上的电流源，通过电流源对所述导电通路的充电与放电过程，实现对导电通路的电荷转移，使得所述电流补偿单元在电路中的效果相当于一等效电容的充/放电的效果，由此，通过所述电流补偿单元可以进行寄生电容补偿。由于电流源的产生电路包括晶体管等结构，电路元件的尺寸较小，占用的芯片面积较小，在芯片面积有限的情况下，能够提供更大的寄生补偿电容，从而提高电容传感装置的寄生电容补偿能力。
[0024]进一步的，所述补偿模块还包括电容补偿单元，由于电流源的调节精度有限，仅通过所述电流补偿单元进行寄生电容补偿的精度有限。进一步通过电容补偿单元进行寄生电容补偿，电容补偿单元内的电容的容值精度较高，可以进一步提高寄生电容补偿的精度，从而提高电容传感装置的检测精度。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电容传感装置，其特征在于，包括：传感电容，所述传感电容的传感电极可通断的连接至第一固定电位端；电容检测模块，通过一导电通路与所述传感电容的传感电极连接，所述电容检测模块用于检测所述传感电容，并输出与所述传感电容的容值变化量对应的检测信号；补偿模块，用于提供寄生补偿电容，所述补偿模块包括电流补偿单元，所述电流补偿单元包括连接至所述导电通路的电流源，所述电流补偿单元用于控制所述电流源对所述导电通路的充放电过程，以提供等效的寄生补偿电容。2.根据权利要求1所述的电容传感装置，其特征在于，所述电容检测模块还用于接收基准电压，所述容值变化量对应于所述检测信号与所述基准电压的偏移量。3.根据权利要求2所述的电容传感装置，其特征在于，所述电流补偿单元还包括第三开关，所述第三开关与所述电流源串联，所述第三开关和所述电流源的串联通路一端连接至所述导电通路的第一节点，另一端连接至第二固定电位端，所述第一节点与所述传感电极之间连接有第二开关；所述传感电极与所述第一固定电位端之间连接有第一开关。4.根据权利要求3所述的电容传感装置，其特征在于，所述电容检测模块包括：放大器、反馈电容和第四开关，所述放大器的负输入端连接至所述传感电极，正输入端用于输入基准电压，所述反馈电容的两端分别连接至所述放大器的输出端和负输入端，所述第四开关并联连接于所述反馈电容的两端。5.根据权利要求4所述的电容传感装置，其特征在于，还包括：控制模块，所述控制模块连接至所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关，用于控制各个开关的通断状态。6.根据权利要求5所述的电容传感装置，其特征在于，所述控制模块用于向所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关以及所述第四开关输出控制信号，以使得所述检测模块按照检测周期对所述传感电容进行检测；所述检测周期包括第一阶段和第二阶段，所述控制模块用于在所述第一阶段，控制所述第一开关和所述第四开关导通，并控制所述第二开关和所述第三开关均断开；在所述第二阶段内，控制所述第一开关和所述第四开关断开，控制所述第二开关导通和所述第三开关导通，并在所述第三开关导通一预设时间后断开。7.根据权利要求2所述的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：程涛，张忠，吴文杰，
申请(专利权)人：上海艾为微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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